JP2021182429A - 制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】環境変数によって変化する制御対象量が目標値になるように、制御対象に対する複数の操作量を容易に設定可能な制御装置を提供する。【解決手段】制御装置１は、制御対象量に影響を与える環境変数の値を検出する環境変数検出センサ１５２から出力される環境変数データと、前記制御対象量を求めるための関係式と、目標値とから、前記制御対象量が前記目標値になるように、前記複数の操作量を求める操作量演算部１４を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、制御対象量が目標値になるように、制御対象に対する複数の操作量を制御する制御装置に関する。

制御対象に対する操作量を制御する制御装置が知られている。このような制御装置を備えた装置として、例えば特許文献１に開示される自動種子消毒装置が知られている。この自動種子消毒装置は、種子を乾燥させるための温風の温度を適切な温度に調整することができる。

具体的には、前記自動種子消毒装置は、温風を発生させる温風機と、薬液が付与された種子に対して振動を与えながら前記温風を当てることにより前記種子を乾燥させる振動乾燥機と、前記温風の温度を測定する温度センサと、前記温度センサの測定結果をもとに前記温風の温度を所定の設定温度未満に制御する制御部と、を有する。

上述の構成により、前記自動種子消毒装置は、種子を乾燥させるための温風の温度を、適切な温度に調整することができる。

特開２０１６−１２３３７２号公報

上述のように、特許文献１に開示されている自動種子消毒装置の制御部は、温度センサの測定結果をもとに温風機の温風の温度を所定の設定温度未満に制御する。すなわち、前記制御部は、制御対象である温風機の一つの操作量である温風の温度を制御する。

このように制御対象を一つの操作量で制御する場合は、制御対象量が目標値になるような操作量を、比較的容易に求めることができる。

しかしながら、制御対象を複数の操作量で制御する場合、各操作量の値に応じて前記制御対象量が変化するため、前記制御対象量が目標値になるように前記複数の操作量を求めることは難しい。

また、環境変数によって制御対象量が変化する場合、各操作量を決めても、前記環境変数の変動によって、前記制御対象量が目標値から外れる可能性がある。そのため、複数の操作量を、環境変数が変動する毎に、求める必要がある。

本発明の目的は、環境変数によって変化する制御対象量が目標値になるように、制御対象に対する複数の操作量を容易に設定可能な制御装置を提供することにある。

本発明の一実施形態に係る制御装置は、制御対象量が目標値になるように、制御対象に対する複数の操作量を制御する制御装置である。この制御装置は、前記制御対象量に影響を与える環境変数の値を検出する環境変数検出センサから出力される環境変数データと、前記制御対象量を求めるための関係式と、前記目標値とから、前記制御対象量が前記目標
値になるように、前記複数の操作量を求める操作量演算部を備える（第１の構成）。

制御対象における制御対象量が、複数の操作量に応じて変化するとともに環境変数によって変化する場合でも、環境変数データと、関係式と、目標値とから、前記制御対象量が目標値になるような前記複数の操作量を求めることが可能になる。

一般的に、前記制御対象量が、前記環境変数及び前記複数の操作量を含む複数の変数によって変化する場合、前記制御対象量が前記目標値になるような前記複数の操作量の組み合わせは無数にある。そのため、前記複数の操作量の最適値を一義的に求めることは難しい。

これに対し、上述の構成のように、前記制御対象量が目標値となるような前記複数の操作量を求める際に、前記環境変数データ、前記関係式及び前記目標値を用いることにより、前記制御対象量が前記目標値になるような前記複数の操作量の最適値を容易に求めることができる。

したがって、前記制御対象量が前記目標値になるように、前記制御対象に対する前記複数の操作量を容易に設定することができる。

前記第１の構成において、前記操作量演算部は、前記複数の操作量のうち少なくとも一つの操作量の重みづけを行う評価関数を用いて、前記制御対象量が前記目標値になるように、前記複数の操作量を収束計算により求める（第２の構成）。

これにより、評価関数を用いて、複数の操作量のうち少なくとも一つの操作量の重みづけを行いつつ、前記複数の操作量を求めることができる。よって、上述の構成により、制御対象量が目標値になる前記複数の操作量の最適値を容易に求めることができる。

前記第１または第２の構成において、前記制御対象における前記制御対象量の出力値を、前記制御対象の制御にフィードバックするフィードバック部をさらに備える（第３の構成）。

このように制御対象の制御においてフィードバック制御を行うことにより、制御対象量を精度良く目標値に近づけることができる。

前記第３の構成において、前記フィードバック部は、前記出力値に基づいて演算された値を、前記複数の操作量のうち前記制御対象量に最も影響する操作量に、フィードバックする（第４の構成）。

これにより、複数の操作量のうち制御対象量に対して最も影響を与える操作量を、制御対象における前記制御対象量の出力値に基づいて補正できるため、前記制御対象量をより精度良く目標値に近づけることができる。

本発明の実施形態に係る振動搬送装置は、搬送物を搬送するための振動を発生する振動発生部と、前記搬送物を乾燥させる乾燥部と、第１の構成から第４の構成のうちいずれか一つの構成を有する制御装置と、を備える。前記操作量は、前記振動発生部及び前記乾燥部に関する操作量の少なくとも一つを含む。前記制御対象量は、前記搬送物の水分量である（第５の構成）。

これにより、搬送物を、乾燥させながら振動によって搬送する振動搬送装置において、制御対象量である搬送物の水分量が目標値になるように、振動発生部及び乾燥部に関する
操作量の少なくとも一つを含む操作量を、容易に設定することができる。

特に、前記振動搬送装置は、搬送物の搬送速度、すなわち振動発生部で生じる振動周波数を一定にすることが要求されるため、前記振動周波数を重みづけしつつ複数の操作量を設定することにより、振動搬送装置に適した駆動制御を行うことが可能になる。

本発明の一実施形態に係る制御装置によれば、制御対象量と、該制御対象量に影響を与える環境変数データと、前記制御対象量を求めるための関係式と、前記目標値とから、前記制御対象量が目標値になるように、前記複数の操作量を求める操作量演算部を備える。これにより、前記複数の操作量を容易に設定することができる。したがって、環境変数によって変化する制御対象量が目標値になるように、制御対象に対する複数の操作量を容易に設定可能な制御装置が得られる。

図１は、実施形態１に係る制御装置の概略構成を機能ブロックで示す図である。 図２は、振動搬送装置の概略構成を示す図である。 図３は、操作量演算部で求めた各操作量の値の一例を示すグラフである。 図４は、制御装置の動作の一例を示すフローである。 図５は、操作量演算部の動作の一例を示すフローである。 図６は、実施形態２に係る制御装置の図１相当図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。

［実施形態１］
図１は、本発明の実施形態１に係る制御装置１の概略構成を機能ブロックで示す図である。この制御装置１は、例えば、制御対象である振動搬送装置１００の駆動を制御する装置である。具体的には、制御装置１は、振動搬送装置１００の操作量を決定し、決定した操作量を用いて振動搬送装置１００の駆動を制御する。

本実施形態では、前記操作量は、振動搬送装置１００において、振動発生部１０５のモータ１４３を駆動させるインバータの駆動周波数、熱風給気部１０６の加熱装置の加熱温度、熱風給気部１０６の送風装置の回転数である。なお、前記操作量は、振動搬送装置１００の駆動を制御する他の操作量であってもよい。

（振動搬送装置）
まず、前記制御対象としての振動搬送装置１００について、以下で簡単に説明する。図２は、振動搬送装置１００の概略構成を示す図である。

振動搬送装置１００は、振動によって搬送物を搬送しつつ、前記搬送物を乾燥させる。具体的には、振動搬送装置１００は、ホッパ１０１と、供給側フィーダ１０２と、装置本体１０３と、排出側フィーダ１０４と、振動発生部１０５と、熱風給気部１０６と、冷風給気部１０７と、を備える。前記搬送物は、例えば、食品、肥料、飼料、ゴムなどの材料等である。

ホッパ１０１は、内部に搬送物を貯留する。供給側フィーダ１０２は、ホッパ１０１内に貯留された搬送物を、装置本体１０３の搬送方向上流側に供給する。ホッパ１０１及び
供給側フィーダ１０２は、装置本体１０３よりも上方に位置する。よって、搬送物は、供給側フィーダ１０２によって、装置本体１０３に対して上方から供給される。

排出側フィーダ１０４は、装置本体１０３の搬送方向下流側に搬送される搬送物を、振動搬送装置１００の外に搬送する。排出側フィーダ１０４は、装置本体１０３の下方に位置する。よって、装置本体１０３によって搬送された搬送物は、排出側フィーダ１０４に対して上方から排出される。

ホッパ１０１、供給側フィーダ１０２及び排出側フィーダ１０４は、特に図示しないが、例えば、振動によって搬送物を搬送する。この場合、ホッパ１０１、供給側フィーダ１０２及び排出側フィーダ１０４は、それぞれ、振動発生部を有する。

装置本体１０３は、トラフ１１１と、整流板１２１と、フードカバー１３１とを有する。

トラフ１１１は、搬送方向に延びる一対の側壁１１２，１１３と、該一対の側壁を搬送方向の両端部でそれぞれ接続する一対の端壁１１４，１１５と、底壁１１６とを有する。すなわち、トラフ１１１は、搬送方向に延びる樋状である。トラフ１１１は、内部に給気室１１１ａを有する。給気室１１１ａは、一対の側壁１１２，１１３と一対の端壁１１４，１１５と底壁１１６とによって形成されている。

トラフ１１１は、一方の側壁１１２に、搬送方向に並ぶ複数の給気口１１１ｂ，１１１ｃを有する。給気口１１１ｂには、熱風給気部１０６（乾燥部）から熱風気体が供給される。給気口１１１ｃには、冷風給気部１０７から冷風気体が供給される。給気口１１１ｃは、トラフ１１１の側壁１１２における搬送方向下流側に位置する。また、トラフ１１１は、底壁１１６の搬送方向下流側に、搬送物を排出するための排出口１１１ｄを有する。トラフ１１１において、給気室１１１ａと給気口１１１ｂ，１１１ｃと排出口１１１ｄとは、連通している。

整流板１２１は、多数の開口を有する平板状のパンチングメタルである。整流板１２１は、トラフ１１１の上側を覆う。整流板１２１におけるパンチングメタルの開口は、気体が下方から上方に通過可能である。整流板１２１は、搬送物の搬送路を構成する。

フードカバー１３１は、整流板１２１の上側を覆う。フードカバー１３１は、図示しない部材を介して、トラフ１１１と接続されている。フードカバー１３１は、上面の搬送方向上流側に、供給側フィーダ１０２から搬送物が供給される供給口１３１ａを有する。また、フードカバー１３１は、上面に、複数の排気口１３１ｂを有する。

熱風給気部１０６は、ヒータ等の加熱装置によって温度が調節された熱風気体を、ファン等の送風装置によって吹き出す装置である。熱風給気部１０６から吹き出す熱風の温度は、搬送物の種類や量、外気温などに応じて、調節される。冷風給気部１０７は、ファン等の送風装置によって気体を吹き出す装置である。

以上の構成により、熱風給気部１０６から給気口１１１ｂを介してトラフ１１１の給気室１１１ａ内に供給された熱風気体は、整流板１２１を下方から上方に通過して、整流板１２１上を搬送される搬送物を乾燥させる。一方、冷風給気部１０７から給気口１１１ｃを介してトラフ１１１の給気室１１１ａ内に供給された冷風気体は、整流板１２１を下方から上方に通過して、整流板１２１上を搬送される搬送物を冷却する。

熱風気体及び冷風気体は、整流板１２１を通過した後、排気口１３１ｂからフードカバ
ー１３１の外に流れて、集塵機１０８に集まる。この集塵機１０８では、熱風気体及び冷風気体に含まれる粉塵が取り除かれる。

振動発生部１０５は、複数のバネ１４１と、カウンタウェイト１４２と、モータ１４３と、クランク機構１４４とを備える。

カウンタウェイト１４２は、搬送方向に延びる直方体状の部材である。カウンタウェイト１４２は、バネ１４１及び図示しない連結部材によって、トラフ１１１に懸架されている。

クランク機構１４４は、カウンタウェイト１４２上に位置するモータ１４３の回転に応じて回転することにより、トラフ１１１を搬送方向の斜め上方に往復運動させる。クランク機構１４４の構成は従来の構成と同様なので、クランク機構１４４に関する詳しい説明は省略する。

以上の構成により、振動発生部１０５は、トラフ１１１に振動を与えることができる。これにより、整流板１２１にも振動が加わるため、整流板１２１上で搬送物を搬送方向に搬送することができる。

なお、図２には特に図示しないが、振動搬送装置１００には、搬送方向下流側に、乾燥後の搬送物の水分量を検出するための水分量検出センサ１５１（図１参照）が設けられている。水分量検出センサ１５１は、例えば赤外線を利用した非接触式の水分計である。なお、水分量検出センサ１５１は、赤外線を利用した非接触式の水分計に限らず、乾燥後の搬送物の水分量を検出可能な構成を有するセンサであれば、どのようなセンサであってもよい。ここで、水分量検出センサ１５１が出力検出センサに対応し、水分量検出センサ１５１から出力される水分量のデータが出力データに対応する。

また、特に図示しないが、振動搬送装置１００には、熱風給気部１０６から吹き出す熱風気体の温度を検出する温度センサ、前記熱風気体の風速を検出する風速センサ、及び、振動発生部１０５によって発生する振動を検出する変位センサも設けられている。

また、振動搬送装置１００には、環境温度、環境湿度、前記搬送物の処理量、前記搬送物の種類、振動搬送装置１００に供給する前の前記搬送物の温度及び水分量など、振動搬送装置１００が前記搬送物を処理する際の環境変数に関するデータ（以下、環境変数データという）を検出する環境変数検出センサ１５２（図１参照）も設けられている。環境変数検出センサ１５２は、前記環境変数データの一つを検出可能なセンサであれば、どのようなセンサであってもよい。

（制御装置）
次に、上述の構成を有する振動搬送装置１００の駆動を制御する制御装置１の構成を、図１に基づいて説明する。

図１に示すように、制御装置１は、操作量演算部１４と、フィードバック部２０とを有する。操作量演算部１４は、関係式と評価関数とを用いて、振動搬送装置１００の操作量を求める。フィードバック部２０は、振動搬送装置１００の制御対象量の出力値を所定の演算処理した後、前記制御対象量の目標値にフィードバックする。

なお、前記制御対象量は、例えば、振動搬送装置１００によって乾燥された後の搬送物の水分量である。前記環境変数は、振動搬送装置１００によって乾燥される搬送物の水分量に影響を与える環境温度、環境湿度、前記搬送物の処理量、前記搬送物の種類、振動搬
送装置１００に供給する前の前記搬送物の温度及び水分量等である。前記操作量は、振動搬送装置１００における振動発生部１０５のモータを駆動させるインバータの駆動周波数、熱風給気部１０６の加熱装置の加熱温度、及び、熱風給気部１０６の送風装置の回転数等である。前記制御対象量、前記環境変数及び前記操作量は、それぞれ、上述以外の物理量であってもよい。

操作量演算部１４は、サンプル保持部３１を介して、環境変数検出センサ１５２の値を受け取る。サンプル保持部３１は、環境変数検出センサ１５２の出力値を所定の時間間隔でサンプリングして、その値を保持する。前記サンプリングの間隔は、例えば１秒である。

操作量演算部１４は、前記関係式の中の操作量を、評価関数を用いて収束計算するための収束演算部１５を有する。前記関係式は、振動搬送装置１００の操作量及び環境変数と、制御対象量との関係を表す。前記関係式は、例えば、線形回帰、ガウス過程回帰、ＳＶＭ（Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍａｃｈｉｎｅ）等を用いた関係式である。本実施形態では、前記関係式として線形回帰を用いた場合について説明するが、前記関係式は、線形回帰以外の他の手法を用いた関係式であってもよい。

線形回帰を用いた関係式は、以下の（１）式で表される。

ｗ＝ａ×Ｆ_fan＋ｂ×Ｆ_vib＋ｃ×Ｔ_air＋Ｅ （１）

ここで、ｗは、振動搬送装置１００における乾燥後の搬送物の水分量（制御対象量）である。Ｆ_fan、Ｆ_vib、Ｔ_airは、それぞれ、操作量である。すなわち、Ｆ_fanは、熱風給気部１０６の送風装置の回転数であり、Ｆ_vibは、振動発生部１０５のモータを駆動させる
インバータの駆動周波数であり、Ｔ_airは、熱風給気部１０６の加熱装置の加熱温度であ
る。ａ，ｂ，ｃが求める係数である。また、Ｅは、環境変数の項である。複数の環境変数が存在する場合、前記関係式は、各環境変数の項の積和の形で表される。

なお、本実施形態では、前記環境変数として、搬送物の処理量、及び、振動搬送装置１００に供給する前の前記搬送物の水分量に関するデータが含まれることが好ましい。これにより、前記搬送物の処理量、及び、振動搬送装置１００に供給する前の前記搬送物の水分量が変化した場合でも、制御対象量である乾燥後の搬送物の水分量が目標水分量から大きく外れることを防止できる。

（１）式の係数ａ、ｂ、ｃ、及び環境変数の項Ｅに含まれる係数は、あらかじめ求められた値に設定される。

これらの各係数を求める方法として、例えば公知の機械学習（回帰分析）が用いられる。前記機械学習には多数のデータを必要とする。そのため、前記データとして、振動搬送装置１００の操作量について条件を変えた実験を数多く実施することにより取得されたデータが用いられる。

機械学習を用いて得られた（１）式の係数ａ、ｂ、ｃは、例えば、ａ＝−０．１６２、ｂ＝４．１９、ｃ＝−０．０４１７である。これらの値を（１）式に代入することにより、関係式として、以下の（２）式が得られる。なお、（２）式において、Ｅの係数は表記しないが、（１）式と同様に積和の形で表される。

ｗ＝−０．１６２×Ｆ_fan＋４．１９×Ｆ_vib−０．０４１７×Ｔ_air＋Ｅ （２）

（２）式ではＦ_fan、Ｆ_vib、Ｔ_airを求める必要があるが、Ｆ_fan、Ｆ_vib、Ｔ_airの組み合わせは無数にある。そこで、装置として望ましい結果が得られるように、評価関数を用いて、各操作量を求める。

本実施形態の場合、振動搬送装置１００における搬送物の搬送速度を一定に保つことが望ましいため、操作量のうち、振動発生部１０５のモータを駆動させるインバータの駆動周波数ができるだけ一定になるように重みづけを行う。この場合の評価関数の一例を、（３）式に示す。

Ｒ＝（Ｗ１×｜ｗ−ｗ^*｜／ｗｒ＋Ｗ２｜Ｆ_vib−Ｆ_vib ^*｜／ｖｒ）／（Ｗ１＋Ｗ２）
（３）

ここで、Ｒは、収束の判定に用いられる。また、ｗ^*は、乾燥後の搬送物の目標水分量
であり、Ｆ_vib ^*は、振動発生部１０５のモータを駆動させるインバータの目標駆動周波数である。ｗｒは、乾燥後の搬送物の水分量が変化可能な範囲（レンジ）であり、ｖｒは、前記インバータの駆動周波数が変化可能な範囲（レンジ）である。前記レンジの一例を、図３に示す。

また、Ｗ１及びＷ２は、前記水分量と前記インバータの駆動周波数とを重みづけするためのウェイトである。例えば、Ｗ１は１、Ｗ２は０．５に設定される。このようにＷ１＞Ｗ２とすることで、搬送物の搬送速度をできるだけ一定にしつつ、乾燥後の搬送物の水分量が目標値になるような操作量を求めることができる。

収束演算部１５は、上述の（３）式のような評価関数を用いて、複数の操作量の最適値を求める。収束演算部１５は、（３）式において、Ｒが最小値となる複数の操作量を求める。

具体的には、収束演算部１５は、（３）式から１つの操作量についてＲが最小値となる値を求めた後、（３）式において、前記１つの操作量をその値に固定した状態で、他の操作量についてＲが最小値となる値を求める。収束演算部１５は、このような演算を、（３）式において複数の操作量で順に行うことにより、Ｒが最小値となる各操作量の値を求める。

その後、収束演算部１５は、求めた各操作量の値を用いて（３）式から得られたＲが、収束判定の条件を満たしているかどうかを判定する。収束演算部１５は、（３）式から得られたＲが十分小さくなって前記収束条件を満たしている場合には、そのときの各操作量の値を式（２）にセットする。一方、収束演算部１５は、（３）式から得られたＲが前記収束条件を満たしていない場合には、上述の各操作量の演算を再度行う。

なお、前記収束条件は、Ｒがゼロに近い場合、または、Ｒの演算をやり直してもＲの値があまり変化しない場合である。具体的には、前記収束条件は、例えば、Ｒが所定値以下である場合、または、前回のＲの演算値と今回のＲの演算値との差が規定値以下である場合である。前記所定値及び前記規定値は、それぞれ、ゼロに近く且つ計算が収束したと判断されるような値に設定される。

収束演算部１５による（３）式におけるＲの収束計算は、公知の二分法、ニュートン法、最急降下法などのアルゴリズムを用いて行われる。

図３は、（３）式を用いて収束計算した場合の演算結果の一例を示すグラフである。この図３は、３つの操作量を、振動搬送装置１００における振動発生部１０５のモータを駆
動させるインバータの駆動周波数、熱風給気部１０６の加熱装置の加熱温度、及び、熱風給気部１０６の送風装置の回転数とした場合において、乾燥後の搬送物の目標水分量に応じて、各操作量を演算した結果である。図３に示すように、（２）式に示す関係式と、（３）式に示す評価関数とを用いて、前記目標水分量ごとに、各操作量の最適値を求めることができる。

フィードバック部２０は、振動搬送装置１００の制御対象量の出力値（水分量検出センサ１５１の出力値）に所定の演算処理を行って、前記制御対象量の目標値にフィードバックを行う。すなわち、フィードバック部２０は、水分量検出センサ１５１から出力される出力データを、振動搬送装置１００の制御にフィードバックする。具体的には、フィードバック部２０は、平均演算部２１と、減算部２２と、サンプル保持部２３と、積分器２４と、加算器２５とを有する。

平均演算部２１は、振動搬送装置１００の水分量検出センサ１５１から出力された乾燥後の搬送物の水分量データ（出力データ）を、平均化処理する。具体的には、平均演算部２１は、得られたデータの値と過去の平均値とを用いた逐次平均を行う。なお、平均演算部２１は、相加平均、移動平均、加重平均などの方法によって、水分量検出センサ１５１から出力された水分量データの平均化処理を行ってもよい。

減算部２２は、平均演算部２１によって得られた平均値を、目標水分量ｗ^*に加算する
。サンプル保持部２３は、減算部２２によって得られた値のうち、一定の時間間隔で得られた値のみを出力する。サンプル保持部２３は、例えば、４分に一度、サンプリングを行い、その値を保持する。

なお、サンプル保持部２３の時間間隔は、制御装置１及び振動搬送装置１００によって構成されるシステム全体の遅れ時間に基づいて設定される。この遅れ時間は、遅れの時定数と無駄時間との合計である。前記遅れの時定数は、制御装置１から振動搬送装置１００に対して操作量を出力してから、振動搬送装置１００で前記操作量に対応した処理が行われた搬送物が得られるまでの時間と、平均演算部２１による水分量データの平均化処理の時間とを含む。前記無駄時間は、振動搬送装置１００において、搬送物を供給した後、前記搬送物が乾燥されて、水分量検出センサ１５１によって前記搬送物の水分量データが出力されるまでの時間である。

このように、サンプル保持部２３によって、一定の時間間隔で得られた値のみを出力することにより、制御装置１において各操作量を決定する際に、振動搬送装置１００の水分量検出センサ１５１から出力される水分量データを適切なタイミングで反映することができる。

積分器２４は、サンプル保持部２３から出力された値ｘを積分処理して、その結果を値ｙとして出力する。加算器２５は、積分器２４で得られた値ｙを、目標水分量ｗ^*に加算
する。加算器２５で得られた結果は、操作量演算部１４に入力される。

これにより、振動搬送装置１００の水分量検出センサ１５１で検出された乾燥後の搬送物の水分量を、操作量演算部１４に入力される目標水分量ｗ^*にフィードバックすること
ができる。よって、制御装置１は、操作量演算部１４のみで振動搬送装置１００を駆動制御する場合に比べて、振動搬送装置１００を精度良く駆動制御することができる。

（制御装置の動作）
次に、上述の構成を有する制御装置１の動作について説明する。図４及び図５は、制御装置１の動作を示すフローである。

図４に示すように、まず、制御装置１は、環境変数データを取得する（ステップＳＡ１）。前記環境変数データは、環境変数検出センサ１５２から取得される。

次に、制御装置１は、操作パネルなどの入力部から、制御対象量である水分量の目標値（目標水分量）を取得する（ステップＳＡ２）。

その後、操作量演算部１４は、関係式と、目標水分量とを用いて、複数の操作量の最適値を求める（ステップＳＡ３）。

操作量演算部１４による操作量の演算は、図５に示すフローに従って行われる。

図５は操作量演算部１４の収束演算部１５の計算のフローを示す。この計算では、望ましい収束結果を得るために式（３）で示した評価関数が利用される。まず、収束演算部１５は、３つの操作量のうち一つの操作量（操作量１）において前記評価関数のＲが最小になる値（操作量１設定値）を求める（ステップＳＢ１）。そして、収束演算部１５は、前記操作量１を前記操作量１設定値に設定した場合に、他の操作量（操作量２）において、前記評価関数のＲが最小になる値（操作量２設定値）を求める（ステップＳＢ２）。また、収束演算部１５は、前記操作量１を前記操作量１設定値に設定するとともに前記操作量２を前記操作量２設定値に設定した場合に、他の操作量（操作量３）において、前記評価関数のＲが最小になる値（操作量３設定値）を求める（ステップＳＢ３）。

収束演算部１５は、次に、操作量１を操作量１設定値に設定し、操作量２を操作量２設定値に設定し、操作量３を操作量３設定値に設定した場合に、求められる前記評価関数のＲの値が、収束条件を満たしているかどうかを判定する（ステップＳＢ４）。

前記収束条件は、Ｒがゼロに近い場合、または、Ｒの演算をやり直してもＲの値があまり変化しない場合である。具体的には、前記収束条件は、例えば、Ｒが所定値以下の場合、または、前回のＲの演算値と今回のＲの演算値との差が規定値以下の場合である。収束演算部１５によるＲの収束計算は、公知の二分法、ニュートン法、最急降下法などのアルゴリズムを用いて行われる。

収束演算部１５は、求めたＲが前記収束条件を満たしている場合（ＹＥＳの場合）には、図５のフローを終了して（ＥＮＤ）、そのときの各操作量を振動搬送装置１００に出力する（ステップＳＡ４）。一方、収束演算部１５は、求めたＲが前記収束条件を満たしていない場合（ＮＯの場合）には、算出した操作量２設定値及び操作量３設定値を用いて、再び操作量１設定値を求める（ステップＳＢ１）。その後、収束演算部１５は、ステップＳＢ２，ＳＢ３の動作を行う。すなわち、収束演算部１５は、ステップＳＢ４でＲの値が前記収束条件を満たしていると判定されるまで、ステップＳＢ１〜ＳＢ３の動作を繰り返す。

これにより、操作量演算部１４は、評価関数を満たす各操作量を求めて、振動搬送装置１００に出力することができる。したがって、制御装置１は、環境変数データを考慮しつつ、目標水分量になるような各操作量を容易に求めて、その操作量によって、振動搬送装置１００の駆動を制御することができる。

［実施形態２］
図６は、実施形態２に係る制御装置２００の概略構成を機能ブロックで示す図である。この実施形態の制御装置２００は、フィードバック部２２０の構成が実施形態１の制御装置１のフィードバック部２０の構成とは異なる。以下では、実施形態１と同様の構成には
同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１と異なる部分についてのみ説明する。

図６に示すように、制御装置２００のフィードバック部２２０は、振動搬送装置１００の制御対象量の出力値に所定の演算処理を行って、操作量演算部１４から出力される複数の操作量のうち前記制御対象量に最も影響の大きい操作量にフィードバックを行う。すなわち、フィードバック部２２０は、実施形態１のフィードバック部２０と同様、水分量検出センサ１５１から出力される出力データを、振動搬送装置１００の制御にフィードバックする。

具体的には、フィードバック部２２０は、サンプル保持部２３から出力される値を、積分しつつ前記最も影響の大きい操作量に換算する積分器２２４と、積分器２２４から出力される値を、前記最も影響の大きい操作量に加算する加算器２２５とを有する。

積分器２２４は、サンプル保持部２３から出力される値を、前記制御対象量と前記最も影響の大きい操作量との変換係数で除することにより、上述の換算を行う。積分器２２４は、換算後の値を用いて積分を行う。

なお、本実施形態では、前記最も影響の大きい操作量は、振動発生部１０５のモータを駆動させるインバータの駆動周波数であり、前記変換係数は、（２）式より、４．１９である。

加算器２２５は、積分器２２４から出力される値を、振動発生部１０５のモータを駆動させるインバータの駆動周波数に対してフィードバックする。

なお、フィードバック部２２０が制御対象量をフィードバックする操作量は、（２）式におけるａ，ｂ，ｃの各係数のうち最も大きい係数を有する操作量である。

このように、制御対象量に最も影響の大きい操作量にフィードバックを行うことにより、振動搬送装置１００の制御対象量をより精度良く目標値に近づけることができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

前記各実施形態では、制御装置１によって駆動制御される制御対象の一例として、振動搬送装置１００を挙げている。しかしながら、制御装置の制御対象は、環境変数によって変化する制御対象量を、複数の操作量によって制御可能な構成を有する装置またはシステムであれば、どのような装置またはシステムであってもよい。制御装置の制御対象は、例えば、植物プラントなどであってもよい。制御装置の制御対象が植物プラントの場合、プラント内の温度、風速及び日射量が操作量に対応し、植物の収穫量が制御対象量に対応する。

前記各実施形態では、制御装置１，２００は、フィードバック部２０，２２０を有する。しかしながら、制御装置は、フィードバック部を有していなくてもよい。すなわち、制御装置は、操作量演算部から出力される操作量に基づいて振動搬送装置を駆動するように構成されていてもよい。

前記各実施形態では、制御装置１，２００は、複数の装置を含んでいてもよいし、一体の装置によって構成されていてもよい。すなわち、データ取得部、操作量演算部、サンプ
ル保持部及びフィードバック部のうち一部は、別の装置によって構成されていてもよい。また、データ取得部、操作量演算部、サンプル保持部及びフィードバック部は、一つの装置に設けられていてもよい。

前記各実施形態では、制御装置１，２００は、操作量演算部１４を有する。しかしながら、制御装置は、搬送物の水分量に対して事前に計算された収束結果（操作量）がテーブルデータとして記憶された記憶部を有していて、該記憶部から水分量に応じた操作量を求めて振動搬送装置に出力してもよい。また、制御装置は、搬送物の水分量と操作量との関係を示す１次関数などの関係式が記憶された記憶部を有していて、該記憶部に記憶された関係式を用いて水分量に応じた操作量を求めて振動搬送装置に出力してもよい。

前記実施形態１では、制御装置１の操作量演算部１４は、振動発生部１０５のモータを駆動させるインバータの駆動周波数を一定にするように重みづけを行いつつ、複数の操作量を求めている。しかしながら、操作量演算部は、複数の操作量において、他の操作量の重みづけを行いつつ、複数の操作量を求めてもよい。例えば、振動搬送装置１００において、省エネが望まれる場合がある。この場合、熱風給気部１０６の加熱装置の加熱温度であるＴ_airを最小にするように重みづけを行いつつ、複数の操作量を求めればよい。

本発明は、制御対象量が目標値になるように、制御対象に対する複数の操作量を制御する制御装置に利用可能である。

１、２００ 制御装置
１４ 操作量演算部
１５ 収束演算部
２０、２２０ フィードバック部
２１ 平均演算部
２２ 減算部
２３ サンプル保持部
２４ 積分器
２５、２２５ 加算器
１００ 振動搬送装置（制御対象）
１０１ ホッパ
１０２ 供給側フィーダ
１０３ 装置本体
１０４ 排出側フィーダ
１０５ 振動発生部
１０６ 熱風給気部（乾燥部）
１０７ 冷風給気部
１０８ 集塵機
１１１ トラフ
１１１ａ 給気室
１４３ モータ
１５１ 水分量検出センサ（出力検出センサ）
１５２ 環境変数検出センサ

Claims (5)

1. 制御対象量が目標値になるように、制御対象に対する複数の操作量を制御する制御装置であって、
   前記制御対象量に影響を与える環境変数の値を検出する環境変数検出センサから出力される環境変数データと、前記制御対象量を求めるための関係式と、前記目標値とから、前記制御対象量が前記目標値になるように、前記複数の操作量を求める操作量演算部を備える、制御装置。
2. 請求項１に記載の制御装置において、
   前記操作量演算部は、前記複数の操作量のうち少なくとも一つの操作量の重みづけを行う評価関数を用いて、前記制御対象量が前記目標値になるように、前記複数の操作量を収束計算により求める、制御装置。
3. 請求項１または２に記載の制御装置において、
   前記制御対象における前記制御対象量の出力値を、前記制御対象の制御にフィードバックするフィードバック部をさらに備える、制御装置。
4. 請求項３に記載の制御装置において、
   前記フィードバック部は、前記出力値に基づいて演算された値を、前記複数の操作量のうち前記制御対象量に最も影響する操作量に、フィードバックする、制御装置。
5. 搬送物を搬送するための振動を発生する振動発生部と、
   前記搬送物を乾燥させる乾燥部と、
   請求項１から４のいずれか一つに記載の制御装置と、
   を備え、
   前記操作量は、前記振動発生部及び前記乾燥部に関する操作量の少なくとも一つを含み、
   前記制御対象量は、前記搬送物の水分量である、振動搬送装置。

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